Experimental investigation of influences of support plates on micro-drilling of CFRP laminates - Doğrusadık, Ahmet (My University, 2017)
Delme nedeniyle oluşan delaminasyon ve takım aşınması Karbon Elyaf Takviyeli Plastik (KETP) laminaların mikro delinmesindeki iki temel problemdir. Delaminasyon yapının dayanımı ile ilgilidir ve önlenmelidir. Destek plakalarının kullanılması delme nedeniyle oluşan delaminasyonu azaltmak için kullanılan yöntemlerden biridir. Ancak destek plakalarının kullanılmasının delik çapı, dairesellik ve arta kalan elyaf alanı gibi işlem çıktıları üzerine bazı etkileri vardır. Bu çıktılar elyaf takviyeli kompozit malzeme üzerine delinmiş olan deliğin form kalitesini belirler. Destek plakalarının delaminasyon, delik form kalitesi ve takım aşınması üzerine olan etkileri çeşitli iş mili hızı ve ilerleme değerleri altında deneysel olarak incelenmiştir. Üç farklı deney seti kullanılmıştır. Birinci deney setinde, desteksiz KETP laminalar delinmiştir. İkinci deney setinde, alüminyum giriş plakası ve fenol çıkış plakası kullanılmıştır. Üçüncü deney setinde destek plakalarının malzeme etkisini incelemek için, pirinç giriş plakası ve ahşap çıkış plakası kullanılmıştır. Takım aşınmasının işlem çıktıları üzerine olan etkisini belirlemek için her bir deneyde çok sayıda delik delinmiştir. KETP laminaların mikro delinmesindeki delaminasyon hasarının sıradan delik delmedeki delaminasyon hasarından farklı olduğu ortaya çıkmıştır. Çap, dairesellik ve arta kalan elyaf alanının değişimleri her bir deney seti için değerlendirilmiştir. Destek plakalarının işlem çıktılarını genellikle geliştirdiği ve işlemi, işlem değişkenlerinin ve takım aşınmasının değişimine karşı daha az duyarlı hale getirdiği ortaya çıkmıştır. Ayrıca, ilerlemenin serbest yüzey aşınması üzerinde iş mili hızına göre daha etkili olduğu ortaya çıkmıştır. Ayrıca, KETP laminantların mikro delinmesinde kesme sıcaklığı ve kesme kuvvetlerini araştırmak için ayrı gruplar halinde deneyler gerçekleştirilmiştir.

Drilling induced delamination and tool wear are two major problems in micro-drilling of CFRP laminates. Delamination is concerning the strength of the structure and must be prevented. Using support plates is one of the methods to decrease the drilling induced delamination but also has some effects on the other process outputs such as hole diameter, roundness, and fiber overlap area. These outputs determine the form quality of a drilled hole on a fiber reinforced composite material. The effects of support plates on delamination, hole form quality, and tool wear were investigated experimentally under variable spindle speeds and feeds. Three different setups were employed. In the first setup, bare CFRP laminates were drilled. In the second setup, the entry board was aluminum plate and the backing board was phenolic plate. In the third setup, brass entry board and wooden backing board were used to inspect the material effect of the support plates. Numerous holes were drilled per an experiment to identify the effect of tool wear on the process outputs. It was revealed that the delamination damage in micro-drilling differs from the delamination damage in conventional drilling of CFRP laminates. Variations of diameter, roundness, and fiber overlap area were evaluated for each setup. It was concluded that the support plates generally improved the process outputs and made the process less sensitive to the change of the process variables and tool wear. It was also revealed that feed was more effective on flank wear than spindle speed. In addition, experiments were carried out to investigate the cutting temperature and cutting forces separately in micro-drilling of CFRP laminates.
Keywords: Makine, Mühendislik; Mikro delik delmeDelaminasyonDelik form kalitesiTakım aşınması Micro-drillingDelaminationHole form qualityTool wear